第四章柴油机燃油供应系统

1、4. 柴油机发展的新技术v4.1 柴油机供油系统新技术v4.2 柴油机增压、中冷新技术v4.3 柴油机噪声控制新技术v4.4 柴油机发展的其他新技术v4.5 柴油机废气净化及后处理技术柴油机的特点v燃油经济性高，比汽油机高3040%。压缩比高；无泵吸损失；稀薄燃烧；燃油密度大。v工作可靠，不需要点火系统。v工作扭矩大，压缩比高使气缸爆发压力高。v不会爆震及产生铅污染。v排放品质好。v机械效率高。v燃油耗低。v喷油量受转速影响大，低速扭矩小（传统直列泵柴油机）。v不足：燃烧噪声大、机械负荷高、NOx和微粒排放高。欧洲轿车柴油机的发展1993 1994 1995 1996 1997 1998 19

2、99 2000020406080年 份直喷式柴油机比例直喷式柴油机比例1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000051015202530欧洲柴油机比例欧洲柴油机比例年 份3）柴油轿车的加入使柴油轿车的加入使1980年以来的轿车平均燃油消耗年以来的轿车平均燃油消耗率减少率减少20%。到。到2005年还将要减少到年还将要减少到25%(CO2同时下同时下降降)。4.1 柴油机供油系统新技术v单体泵；v泵喷嘴；v电控高压喷射系统；v共轨燃油喷射系统。柴油机供油系统功用及分类v在柴油机中，燃油在压缩行程结束前，将燃油喷入气缸，通过燃油喷射量来调节发动机的负荷。柴油机供

3、油系统对混合气质量和柴油机的性能及排放起着决定性作用。v燃油喷射泵的功能就是能够提供足够的喷射压力、根据转速和负荷对供油定时、喷油量和供油规律进行调节。v从燃油喷射泵结构上分：转子分配泵；直列柱塞泵；单体泵；泵喷嘴；共轨系统。几种供油系统性能对比柴油性能与喷射压力的关系燃油喷射压力逐年提高的趋势超高压燃油喷射对柴油机性能的影响传统直列柱塞泵供油系统直列柱塞泵供油系统直列柱塞泵泵喷嘴供油系统v由于高压油管的物理特性的限值，传统的泵-管-嘴系统所能产生的燃油压力有限，并且油压波动对燃油喷射也有不利影响。v泵喷嘴将油泵和油嘴做成一体，取消了高压油管，燃油的喷射压力可以达到1800bar，并缩短了燃油

4、喷射时间，提高了怠速和低负荷燃油喷射的稳定性。v泵喷嘴由于在气缸盖上产生很高的压力，对气缸套和气缸盖的刚性要求较高。高压油泵的凸轮离曲轴距离较远，对传动系的刚度要求较高，这限值了泵喷嘴燃油喷射压力的进一步提高。泵喷嘴基本都得电磁控制，因为时高压喷射，对电磁阀要求高。增加了气缸高度，并且对气门特别是4气门布置带来很大困难。泵喷嘴供油系统工作过程v泵喷嘴直接安装在气缸盖上，由柴油机上的凸轮轴8驱动。它的喷油始点和终点都由快速启闭的电磁阀5控制。当电电磁阀开启时，泵喷嘴内的油压较低，不足以打开喷油嘴，燃油经回油孔流走。当电磁阀关闭时，凸轮驱动柱塞泵产生的高压燃油喷入气缸。根据发动机MAP控制电磁阀，

5、可以优化燃油的喷射量和喷射定时。泵喷嘴工作过程图示泵喷嘴供油系统形式泵喷嘴结构形式泵喷嘴与直列柱塞泵喷射压力、排放对比大众公司泵喷嘴技术v世界第一辆百公里油耗为3L的大众路波车的研制成功很大程度上得益于其泵喷嘴技术。大众泵喷嘴在气缸盖上的安装单体泵供油系统v采用单体泵的柴油机，每个气缸配备一个高压油泵，高压油管介于直列柱塞泵和泵喷嘴之间。由于单体泵对气缸盖和气缸套的刚度要求不像泵喷嘴那么高，传动结构也比较紧凑，经过优化的单体泵最高喷射压力可以达到1700bar。v单体泵供油系统在气缸盖上占用的空间和传统的燃油喷射系统相似。电控高压喷射系统分类v按柴油机电控喷射的控制方式分：位移控制方式；时间控

6、制方式。v位移控制系统的特点：在原机械控制控制循环喷油量和喷油定时原理基础上，改进更新机构，用线位移和角位移的电磁液压执行机构或电磁执行机构控制油量调节和提前器运动装置的位移，实现循环喷油量和定时控制。v时间控制系统的特点：在高压油路中利用一个或两个高速电磁阀的启闭控制喷油泵和喷油器的喷油过程。喷油量控制由喷油器开启时间长短和喷油压力共同决定，而喷油定时由控制电磁阀的开启时刻决定，从而可实现喷油量、喷油定时和喷油速率的柔性控制和一体控制。电控高压喷射系统形式v位移控制系统：电控直列柱塞泵系统；电控转子分配泵系统。v时间控制系统：共轨喷射系统v奔驰OM611带高速电磁阀控制的VE泵电控系统：v电

7、装ECD-U2系统；电控单体泵或泵喷嘴vDDC公司DDRC电控泵喷嘴。电控直列柱塞泵控制原理图典型电控直列柱塞泵系统v可变预行程是将原固定的柱塞套筒通过旋转电磁铁使套筒能在小范围内上下移动，从而就能选择喷油开始时间和喷油泵凸轮工作段的型线位置(b)。在A区，喷油提前但油泵供油率低（低压喷油）。在B区，供油率上升。v当柴油机在低负荷时，选择凸轮型线低速段，使喷油提前，减少微粒排放，并利用这时的低供油率减小预混燃烧，减小NOx排放。高负荷时选择高速凸轮型线。v改动小，但过程控制慢、精度低、喷射压力难以进一步提高。博士公司电控直列柱塞泵系统电控转子分配泵系统v在电子控制转子分配泵中，控制喷油量的调节

8、块6的运动，是由电磁机构2控制驱动的。供油定时则由电磁阀5来控制。当电磁阀开启时，定时调节活塞上的油压下降，供油定时后移，当电磁阀关闭时，定时调节活塞上的油压上升，供油定时前移。通过改变电磁阀的开启与关闭的时间比例，就可以调节供油定时。柴油机电控系统原理图柴油机电控系统原理图电控高压共轨系统v电控高压共轨系统的高压油管是共同的，因此称为共轨。系统的电脑根据工况和其他环境条件，通过一个和发动机转速无关的高压油泵，将高压油管中的燃油压力控制在所需要的水平上，并通过对喷油嘴上泄压阀的控制，以选择最佳的燃油喷射相位和喷射规律。共轨燃油喷射系统的特性v柴油机共轨燃油喷射系统的燃油喷射压力不受发动机转速的

9、影响，低速时，共轨仍能产生很高的燃油喷射压力，有助于提高柴油机的低速扭矩。共轨燃油喷射对柴油机低速扭矩的改善电控高压共轨系统特点和优点v电控高压共轨系统的特点：调节自由度大：v喷射压力；v喷射时刻；v喷油量。控制精度大大改进。v共轨喷射系统的优点：先导喷射以降低燃烧噪声；低转速时的高喷射压力可提高低速扭矩，减小低速排烟；供油系统循环变动小，改善车辆驾驶性能并降低排放；通过后期喷射可望利用触媒来降低NOx排放。波许共轨系统功能：五次喷射1）预喷Preinjection(冷起动)2）先导喷射PilotInjection(降噪)3）主喷MainInjection(功率)4）迟喷AfterInecti

10、on(加快燃烧)5）后喷PostInjection12345奔驰OM611柴油机上电控共轨系统v奔驰公司OM611柴油机配备的电控共轨系统。v基本参数：排量：2.2L；功率：95kW；扭矩：300Nm；排放：低于欧III。奔驰共轨柴油机OM611共轨直喷式柴油机增压和排放控制电装ECD-U2系统vECD-U2利用电磁式油泵控制阀来调整油泵供油量，以改变共轨油道中的油压，而不是决定循环喷油量的大小。v喷油嘴的启闭由油嘴顶部液压活塞控制室中的油压决定。此油压大小取决于共轨中压力和三通电磁阀启闭的沟通作用。当三通阀通电时，控制室的高压油流出，喷油嘴针阀因压力室内高压作用上升，开始喷油。三通阀断电时，高压油供到液压活塞顶部控制室，针阀落座，停止喷油。v喷油定时由卡特彼勒蓄压式电控喷射系统满足欧